Постройка газогенераторного котла своими руками

На карте страны еще достаточно мест, где для производства тепловой энергии доступны лишь дрова и уголь. Единственной альтернативой может выступать электрическое отопление, но не всегда есть достаточная техническая база, позволяющая выдержать увеличенную нагрузку, а также дороговизна такого вида отопления по карману немногим.

Развитие энергосберегающих технологий дало возможность усовершенствовать работу котлов на твердом топливе. Потребителям были представлены газогенераторные котлы (пиролизные). Сырьем для получения тепла в таких котлах служат дрова, прессованные топливные брикеты, а также различные древесные отходы.

Покупка такого котла серийного производства обойдется недешево, но есть возможность изготовить газогенераторный котел своими руками. Это обойдется гораздо дешевле и, в конечном счете, получится агрегат с конфигурацией и основными характеристиками идеально подходящими отопительной системе дома.

Что собой представляет

Пиролиз – это процесс глубокого разложения веществ под действием высоких температур без доступа кислорода с образованием большого количества различных органических соединений в газовой, жидкой и твердой фазе. Состав продуктов пиролиза зависит от исходного сырья.

Газогенераторные котлы имеют двухкамерную структуру. В первой происходит пиролиз твердого топлива в среде, обедненной кислородом в пределах от 200 до 800°С с образованием древесного кокса и пиролизного газа. Газ поступает во вторую камеру, где смешивается с кислородом и сгорает, выделяя большое количество энергии. Отходящий дымовой газ проходит через теплообменник, отдавая свое тепло циркулирующему в системе теплоносителю.

В таком котле используется не тепло, возникающее от горения дров, а тепло от сгорания пиролизного газа. Термическое разложение древесины без доступа воздуха происходит гораздо медленнее, чем при горении, что увеличивает КПД газогенератора за счет уменьшения расхода сырья и увеличении теплосъема.

Во время сгорания пиролизный газ вступает в реакцию со свободным углеродом, что приводит к более глубокой конверсии продуктов горения. Поэтому сбрасываемый в атмосферу дым состоит в основном из водяного пара и двуокиси углерода (углекислый газ). Благодаря такой особенности газогенераторные котлы на твердом топливе способны утилизировать ДСП, ДВП, резинотехнические отходы и полимерные материалы без ущерба для окружающей среды. Твердого остатка (кокс) образуется гораздо меньше, чем при обычном горении, что сокращает период между чистками агрегата.

Конструкция и основные элементы

Пиролизные котлы являются довольно габаритными аппаратами. Загрузочная камера предусматривает использование деревянных заготовок длинной от 38 до 45 см и диаметром от 10 до 25 см, а прессованные брикеты от 3 до 30 см. Отходы деревообработки (опилки, стружка) засыпаются к дровам, но их количество не должно превышать 30 % от объема камеры. Простая компоновка устройства включает в себя:

• загрузочную камеру (она же подготовки сырья) – удаление остаточной влаги;
• камеру газификации – проходит процесс пиролиза;
• колосник – перегородка, разделяющая камеры;
• камеру сгорания – оснащенную форсунками для подачи вторичного воздуха;
• систему дымоходов – удаление продуктов горения и нагрев теплоносителя;
• встроенный теплообменник с патрубками прямой и обратной подачи теплоносителя;
• вентилятор принудительной подачи вторичного воздуха;
• датчики для регулировки эксплуатационных показателей.

Внутри аппарата создается повышенное аэродинамическое сопротивление, что требует применения дымососов либо дутьевых вентиляторов для создания принудительной тяги.

Пиролизные отопительные газогенераторные котлы имеют в обеих камерах футеровочный слой из огнеупорного шамотного кирпича. Он предотвращает разогрев конструкции и уменьшает теплопотери, а также способствует созданию необходимого температурного режима для пиролиза.

Материальная основа проекта

Самостоятельное изготовление пиролизного котла отопления потребует материальных затрат, но они в разы меньше, чем стоимость промышленного образца. Перед началом работы нужно ознакомиться с информацией о схемах и видах котлов, произвести расчеты и подобрать подходящий вариант.

Если с этим возникают сложности либо нет уверенности в правильности решения, можно воспользоваться услугами фирм, специализирующихся на расчетах теплогенерирующего оборудования. Все равно это выйдет дешевле заводского котла.

Инструменты и материалы

После утверждения технического проекта начинается фаза сбора инструментов и материала. Для работы понадобится:

• электросварочный аппарат постоянного тока;
• дрель;
• шлифовальная машина;
• расходный материал (сверла, электроды, отрезной круг диаметром 230 мм и шлифовальный – диаметром 125 мм);
• средства индивидуальной защиты для безопасного проведения работ.

Материальная база проекта мало зависит от выбранной схемы. Нужно иметь следующий материал:

• листы металла толщиной 4 мм (для внутренних поверхностей) и 3 мм (для изготовления корпуса);
• трубопрокат диаметром 57 и 159 мм, с толщиной стенки 3,5 и 4,5 мм соответственно;
• шамотный кирпич;
• профтрубы разных типоразмеров с толщиной стенки 2 мм;
• вентилятор;
• датчик температуры и давления.

В процессе работы могут понадобиться некоторые материалы, но они не окажут влияния на стоимость и сроки выполнения.

Механомонтажные работы

Для того чтобы изготовить газогенерирующий котел отопления лучше воспользоваться существующей схемой, и при наличии инженерных навыков добавить либо изменить ее под свои нужды. Главное, чтобы объем камер не изменился. Чаще всего при кустарном производстве пиролизного котла пользуются схемой отопительного устройства Беляева рассчитанного на мощность 40 кВт.

Согласно чертежу вырежьте элементы, а потом с помощью сварки соедините их в готовую конструкцию. Специалисты рекомендуют оборудовать газогенерирующий котел отопления ограничителем для контроля подачи воздуха в камеру сгорания газа. Он представляет собой трубу диаметром порядка 70 мм и длиной немного превышающей высоту корпуса. Конец, монтируемый в нижнюю камеру, оснащается заслонкой с торца трубы на расстоянии 40 мм от ее стенки.

Контур, по которому движется теплоноситель внутри аппарата, нужно сделать с изгибом для увеличения поверхности контакта и улучшения теплосъема. Подойдет любой подходящий вариант, увеличивающий площадь соприкосновения теплообменника не затрагивающий изменения размера камер.

Пиролизные аппараты отопления часто рассчитываются исходя из того, что теплоносителем будет воздух, а не вода. Это не требует строгой герметичности трубопроводов подачи горячего воздуха и устраняет вероятность размерзания системы. После сборки аппарата нужно провести испытание и установить на место.

Установка и противопожарная безопасность

Свидетельством правильности сборки являются показания выхода на режим теплогенерирующего устройства. Этот процесс должен занимать считанные минуты, а прогрев всей системы отопления — не более получаса. Также отмечается довольно резкое повышение температуры в отапливаемом помещении.

При первом запуске нужно установить КПД нового агрегата. Этот показатель свидетельствует об отсутствии отклонений и недочетов в монтажных работах. Определяется он по состоянию выходящих дымовых газов, которые не должны иметь удушливый запах окиси углерода (угарный газ). Это условие должно выполняться на всех режимах работы.

Устанавливаются газогенераторные котлы в отдельное нежилое помещение, отвечающее всем требованиям пожарной безопасности. Они предполагают:

• наличие вентиляции (отверстие площадью не менее 10 см2);
• установку защитного кожуха перед камерой сжигания (металлический лист толщиной 2 мм);
• заливку бетонного фундамента под котел либо создание прочной кирпичной кладки;
• наличие пространства между стеной и котлом не менее 20 см, а также предметами мебели и другими конструкциями.

Также в помещении должен быть доступ к электропитанию для подсоединения вентилятора. Если нет возможности подать электроэнергию, можно смонтировать длинный дымоход. Но тогда возникает проблема с его фиксацией и достаточностью получаемой тяги. Пиролизные котлы стали удачным симбиозом деревенской печки и прогрессивных энергосберегающих технологий.

Газогенераторные котлы своими руками: чертежи

Газогенераторные котлы своими руками можно изготовить. Подобное оборудование получило сегодня широкое распространение, ведь для его работы можно использовать различную древесину по типу прессованных брикетов, отходов и поленьев. Принцип работы установок несколько отличаются от обычных твердотопливных моделей. На первый взгляд конструкция кажется более сложной, однако она имеет массу преимуществ, а также экономит средства, которые тратятся на отопление.

Устройство газогенераторного котла

Для того чтобы изготовить газогенераторные котлы своими руками, первоначально необходимо ознакомиться с устройством и принципом их работы. В качестве основы такой установки выступает топка, которая имеет два отсека. В первом из них сгорают дрова при недостаточном количестве кислорода, тогда как во втором отсеке догорают выделившиеся газы. Эти отсеки разделены между собой с помощью колосниковой решетки. Если говорить об отличиях пиролизного котла от обычного классического, то в качестве основного из них можно выделить движение воздуха по направлению вниз. Значительное аэродинамическое сопротивление исключает возможность свободной циркуляции воздушных масс. Поэтому обустраивается принудительная тяга, которая обеспечивается методом дутьевого вентилятора (он заменяется в некоторых случаях дымососом).

Главный принцип, который заложен в работе установок данного типа, заключается в разложении древесины под воздействием высоких температур. Впоследствии топливо разделяется на газообразные летучие смеси и уголь. Процесс происходит в камере закладки при высокой температуре, однако воздуха не должно хватать для полноценного горения; летучие смеси, которые попадают во вторую камеру, догорают при температуре, доходящей до 1000 градусов. В конечном итоге угарные газы направляются сквозь конвективную часть в дымоход, отдавая при этом свое тепло. Для того чтобы обеспечить идеальные условия для горения дров, внутренняя поверхность должна быть обложена огнеупорной футеровкой. Облицовываться при этом должны обе камеры.

Рекомендации для мастера

Собрать газогенераторные котлы своими руками достаточно сложно, именно поэтому в качестве основы рекомендуется использовать котел Беляева. Решить вопрос относительно изменения конструкции сможет сам мастер, это будет зависеть от инженерных и профессиональных навыков, а также желания экспериментировать. Не следует изменять внутренний объем пространства. Взамен жидкого теплоносителя в описываемом оборудовании может применяться для обогрева дома горячий воздух, который будет циркулировать по трубам. Этот вариант позволяет исключить перемерзание, именно поэтому такие системы получили широкое распространение, ведь их можно устанавливать в загородных домах. Зимой проблем при эксплуатировании такого отопления не возникнет.

Подготовка материалов для проведения работ

Для того чтобы изготовить газогенераторные котлы своими руками, предстоит подготовить некоторые материалы и инструменты. Понадобится болгарка с ершами для зачистки и отрезными кругами, сварочный аппарат, а также расходные материалы. Среди последних можно выделить трубы для магистралей подвода холодной и горячей воды, дверцы, а также замки и крепления для них. Понадобится также вентилятор дутьевой, температурный датчик, металл значительной толщины, шамотный кирпич и колосниковая решетка.

Особенности сборки газогенераторного котла

Если вы решили выполнить газогенераторный котел своими руками, чертежи нужно рассмотреть еще до начала работ. На первом этапе подготавливаются четыре стенки, которые вырезаются из листового металла. В передней стенке необходимо сделать два прямоугольных отверстия, используя болгарку. Нижнее предназначается для зольника, тогда как верхнее — под топку. Задняя стенка на время может быть отложена в сторону. Остальные пластины необходимо сварить между собой, а в местах стыков аккуратно зашлифовать возникшие наросты, используя для этого все ту же болгарку. После сборки теплообменника по нему будет циркулировать вода или любой другой теплоноситель, как правило, он является жидким. Все составляющие элементы должны быть надежно сварены и зачищены, в итоге должна получиться конструкция, которая лишена стыков и швов.

Установка теплообменника и работа над дымососом

Если вы решили собрать газогенераторный котел своими руками, устройство его вам важно будет знать. Технология на следующем этапе предполагает монтаж теплообменного устройства в саму печь. По трубам должна быть запущена вода, и создано рабочее давление, это позволит определить наличие дефектов, которые могут быть выражены в протечках. Топочная станет располагаться снизу, а не сверху, как в заводских моделях. Она должна быть отделена от области газификации, которая монтируется выше колосниковой решетки. Отдел для сжигания топлива должен быть обложен огнеупорным кирпичом в нижней части, по бокам и сверху. Здесь же важно предусмотреть наличие воздуховода. Следующим шагом станет монтаж дверей, которые максимально плотно должны быть прижаты к стенкам. После того как смонтирован дымосос, необходимо установить температурный датчик, который будет контролировать состояние нагрева внутри и процесс горения.

Заключительные работы

Если вами будет изготавливаться газогенераторная печь своими руками, схема и принцип работы обязательно должны быть рассмотрены. Они представлены выше в статье. На заключительном этапе необходимо будет только лишь вырезать отверстия для дымососы и подтрубников, только после можно будет приварить заднюю стенку и произвести шлифовку. Теперь можно проверить коэффициент полезного действия, для этого нужно будет задействовать устройство, которое уже готово для работы. Если на выходе не будет наблюдаться угарного газа, то оборудование считается полностью исправным, его можно эксплуатировать.

Дополнительные работы при изготовлении пиролизного котла

Когда делаем пиролизный котел своими руками, чертежи можно подготовить самостоятельно, однако довольно часто такие работы доверяют профессионалам. Отдельно необходимо выделить определенные особенности, которыми должен обладать пиролизный котел. Снаружи нужно монтировать вентиль, который будет контролировать поток теплоносителя, проходящего по теплообменнику. Для того чтобы была увеличена теплоотдача, труба теплоносителя должна быть выполнена таким образом, чтобы она имела изгиб. Выполнить ее необходимо в виде змеевика. Отверстия для закладки топлива необходимо сделать прямоугольной формы, на дверце при этом должна быть предусмотрена металлическая накладка, она позволит обеспечить более плотное прилегание. Перед тем как изготовить котел газогенераторный своими руками, принцип работы подобного оборудования необходимо изучить. Он предусматривает наличие ограничителя, который будет контролировать воздушный поток, поступающего во внутреннее пространство.

Техника безопасности

Самостоятельно изготовить пиролизное оборудование достаточно сложно, производить такие работы не всегда оправдано. Полученная модель может быть использована для отопления негабаритного подсобного помещения, а также жилого дома. В последнем случае специалисты рекомендуют приобретать заводское оборудование. Важно правильно установить газогенераторный котел. Площадь вентиляционного отверстия в комнате должна быть равна примерно 100 квадратных сантиметрам. Оборудования необходимо удалить от поверхности и иных предметов на расстояние в 0,2 метра. Перед котлом нужно уложить листовой металл, толщина которого равна 3 миллиметра. Это позволит исключить возникновение пожара при выпадении продуктов горения по типу угля или золы во время работы оборудования и закладки топлива. Газогенераторная печь своими руками из подручных средств может быть изготовлена. Однако важно разместить такое устройство на кирпичном или бетонном основании. Для пиролизной установки необходимо отдельное помещение. Это может быть котельная, которую нужно максимально защитить от пожара. Дымоход следует хорошо изолировать с помощью утеплителя, чтобы внутри от переохлаждения не образовывалось копоти и иных наслоений.

Заключение

Устройство и схема газогенераторного котла на дровах, которые представлены в данной статье, помогут вам при самостоятельном изготовлении оборудования. Однако важно помнить о том, что профессиональные мастера не советуют использовать такие установки в качестве отопительных систем для жилого дома. Это не всегда оправдано и может стать причиной возникновения пожара. Именно поэтому не рекомендуется экономить на приобретении качественного оборудования.